KR102131970B1 - 저속회전으로도 데드존의 발생을 최소화시켜 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 수처리용 교반기 - Google Patents

Abstract

설치 공간의 제약을 최소화시킴과 동시에 회전 저항을 감소시켜 보다 안정적인 교반기 운전이 가능하며, 저속회전으로도 데드존의 발생 없이 수처리 효율을 대폭 향상시킬 수 있는 수처리용 교반기가 개시된다. 상기 수처리용 교반기는 설치 공간의 제약을 대폭 감소시킬 수 있으며, 임펠러의 회전저항과 유체 저항을 대폭 줄여 구동수단의 용량을 줄일 수 있으므로 운전비용까지도 최소화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 임펠러 중앙부분의 교반 효율을 향상시킴과 더불어 블레이드의 후방부에 데드존 발생을 방지함으로써 교반 효율을 한층 더 향상시켜 블레이드 전체에 걸쳐 균일한 교반이 이루어지도록 함으로써 수처리 효율 또한 한층 더 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 오랜 시간 사용한다 하더라도 임펠러에 이물질이 엉키거나 끼여 고착되는 현상이 발생되지 않음으로써 교반기 수명을 한층 더 향상시킴과 더불어 유지 보수비용을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

저속회전으로도 데드존의 발생을 최소화시켜 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 수처리용 교반기{AGITATOR FOR WATER TREATMENT THAT CAN IMPROVE WATER TREATMENT EFFICIENCY BY MINIMIZING DEAD ZONE EVEN AT LOW SPEED}

본 발명은 저속회전으로도 데드존의 발생을 최소화시켜 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 수처리용 교반기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정수장 또는 하수 처리장 등과 같이 수처리가 필요한 장소에 설치되어 교반조 내의 혼합액을 교반시킬 수 있는 저속회전으로도 데드존의 발생을 최소화시켜 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 수처리용 교반기에 관한 것이다.

일반적으로 정수장 또는 하수 처리장에서의 교반기의 역할은 매우 중요하며, 상기 교반기에 어떤 형식의 임펠러를 적용하느냐에 따라서 처리 대상수의 수질에 지대한 영향을 초래한다. 그리고, 교반기 운영 시에 발생할 수 있는 문제점이나 운영관리 측면에서도 중요한 부분을 차지하고 있는 실정이다.

이와 같은 일반적인 수처리 교반기용 임펠러는 교반기가 작동되어 회전을 하게 되면 교반조 내의 혼합액이 임펠러의 상부측에서 임펠러의 중심부인 허브측으로 석션된 후 임펠러의 블레이드에 의해 혼합액이 블레이드의 외측으로 밀려 나가게 됨으로써 교반조 내 혼합액의 교반이 이루어진다.

이때, 상기 임펠러는 블레이드의 끝부분인 팁 부근에서 가장 큰 속도 에너지를 교반조 내 혼합액에 전달하게 되며, 임펠러의 중심부 부분인 허브와 블레이드가 연결되는 공간부에서는 가장 낮은 속도 에너지를 교반조 내 혼합액에 전달하게 된다.

즉, 상기 임펠러는 블레이드의 끝부분인 팁 부분과 허브에서의 속도 에너지 편차가 커서 교반 에너지를 교반조 내 혼합액에 균등하게 전달하지 못한다는 문제점이 있다.

따라서, 가장 큰 속도 에너지를 가지는 블레이드의 팁 부분에서부터 가장 작은 속도 에너지를 가지는 블레이드와 허브 사이에 형성되어 있는 공간부까지 균일한 교반이 이루어지지 않아 수 처리 효율이 저하된다는 문제점이 있다.

한편, 가장 작은 속도 에너지를 가지는 상기 블레이드와 허브 사이에 형성되어 있는 공간부 에는 교반조 내 혼합액이 교반되지 않는 데드존이 발생됨으로써 수 처리 효율을 저하된다는 문제점이 있었다.

이에 더하여, 상기 블레이드가 회전을 하게 되면 교반조 내 혼합액이 블레이드를 타고 상기 블레이드의 후방부 측으로 넘어 감에 따라 상기 블레이드의 후방면과 인접한 상기 블레이드의 후방부 측까지도 혼합액이 교반되지 않는 데드존이 발생하게 됨으로써 수 처리 효율이 더욱 저하된다는 문제점이 있다.

한편, 최근에는 수 처리장이 친환경적이고 에너지를 절감할 수 있도록 하기 위해 건물을 지어 운영하는 추세이며, 이에 따라 교반기가 건물 내에 설치됨으로써 교반기의 전고가 높으면 설치 및 유지보수가 어렵다는 문제점이 있다.

특히, 공원의 지하에 건설되는 수 처리장 같은 경우에는 교반조와 토양 사이의 상하 공간이 매우 협소함으로써 감속유닛의 상부면에 구동수단이 설치된 모터 직립형 수처리용 교반기의 경우 감속유닛의 저면부에서부터 구동수단의 상면부까지의 높이가 높아 교반기 설치가 매우 어렵다는 문제점이 있다.

한편, 상기 교반조 내 혼합액에는 머리카락이나 섬유질 종류 등과 같은 이물질이 섞여 존재하게 되며 혼합액에 섞여서 존재하는 머리카락이나 섬유질 종류 등과 같은 이물질은 상기 임펠러가 회전되어 혼합액을 교반시킬 시 상기 임펠러의 허브와 블레이드 사이에 형성된 공간부에 엉키거나 고착되는 현상이 발생된다.

상기와 같이 일정한 속도로 회전되는 임펠러의 허브와 블레이드 사이에 형성된 공간부에 이물질이 엉키거나 끼이게 되면 상기 임펠러의 밸런싱이 무너지게 됨으로써 상기 임펠러가 설치되어 있는 샤프트에 진동이 발생되어 감속기 등과 같이 교반기를 구성하는 기계에 부하가 가중되어 교반기의 유지보수 비용이 대폭 상승될 뿐만 아니라, 유체 저항과 회전 저항이 증가됨으로써 교반 효율이 대폭 저하됨과 동시에 교반기 운전 시 에너지 소모가 증가됨으로써 운전비용까지도 대폭 상승된다는 문제점이 있다.

또한, 상기 임펠러의 허브와 블레이드 사이에 형성된 공간부에 이물질이 엉키거나 고착되면 임펠러의 밸런싱이 무너져 샤프트에 모멘트가 걸려 샤프트가 절단되는 현상까지도 발생될 뿐만 아니라, 상기 머리카락이나 섬유질 종류 등과 같은 이물질이 임펠러의 허브와 블레이드 사이에 형성된 공간부에 오랜 시간에 걸쳐 퇴적되면 부패되면서 독성이 발생하여 처리수를 변질시키거나 임펠러의 부식을 유발시켜 임펠러가 파손되는 현상까지도 발생됨으로써 교반기의 기계수명이 대폭 저하된다는 문제점이 있다.

특허문헌1 대한민국 등록특허공보 제0970137호 (2010.07.07.)

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 정수장 또는 하수 처리장 등과 같이 수처리가 필요한 장소에 설치되어 교반조 내의 혼합액을 데드존의 발생을 최소화시켜 수처리 효율을 대폭 향상시키면서 교반시킬 수 있는 저속회전으로도 데드존의 발생을 최소화시켜 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 수처리용 교반기를 제공하는 것이다.

본 발명의 해결하고자 하는 다른 과제는 설치 공간의 제약을 최소화시킴과 동시에 회전 저항을 감소시켜 보다 안정적인 교반기 운전이 가능한 저속회전으로도 데드존의 발생을 최소화시켜 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 수처리용 교반기를 제공하는 것이다.

그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술 분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 교반조의 상면과 회전축이 수평을 이루도록 상기 교반조 외부에 배치되는 구동수단과, 상기 구동수단과 평행하도록 상기 구동수단에 연결되어 상기 구동수단의 회전력을 전달 받아 소정 비율로 감속시켜 출력시키는 감속유닛과, 상기 감속유닛과 수직을 이루도록 상기 교반조에 배치되는 샤프트와, 상기 샤프트의 일부를 회전 가능하게 지지할 수 있도록 상기 교반조에 설치되며 상기 감속유닛의 회전력의 방향을 전환시킴과 동시에 소정 비율로 감속시켜 상기 샤프트에 전달하는 방향 전환유닛 및, 상기 샤프트의 하단부에 상기 샤프트와 연동되어 회전될 수 있도록 설치되어 교반조 내의 혼합액을 교반시키는 임펠러를 포함하며, 상기 임펠러는 상기 샤프트와 연동되어 회전될 수 있도록 상기 샤프트에 설치되는 허브와, 상기 허브에 소정간격으로 설치되는 복수개의 블레이드와, 상기 샤프트와 수직을 이루며 상기 허브의 상부에 위치한 샤프트 주변을 감싸도록 상기 블레이드의 내측 상단부로부터 연장 형성되는 안착부 및, 상기 안착부에 안착되도록 상기 샤프트에 설치되어 상기 허브와 블레이드 사이의 공간을 메워줌으로써 임펠러의 회전 시 허브의 상부에서 하부 방향으로 흡입되는 혼합액이 허브와 블레이드 사이의 공간으로 흡입되지 않고 블레이드의 외측으로 싱글플로우를 이루면서 흘러 내려가도록 가이드 하여 교반 효율이 가장 좋지 않은 허브와 블레이드 사이의 공간부의 교반 효율을 향상시키는 가이드 커버부를 포함하는 저속회전으로도 데드존의 발생을 최소화시켜 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 수처리용 교반기를 제시한다.

일예를 들면, 상기 방향 전환유닛은 상기 샤프트를 회전 가능하게 지지할 수 있도록 상기 교반조에 설치되는 하우징 및, 상기 하우징 내부에 배치되어 상기 감속유닛의 회전력의 방향을 전환시킴과 동시에 소정 비율로 감속시켜 상기 샤프트에 전달하는 기어부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 방향 전환유닛은 상기 하우징 내부로 삽입된 샤프트의 외부를 둘러쌓아 상기 하우징 내부에 충진된 윤활용 오일이 하우징과 샤프트 사이로 누유되는 것을 방지하기 위한 누유 방지부(dry-well)를 더 포함할 수 있다.

일예를 들면, 상기 누유 방지부(dry-well)는 상기 기어부에 형성된 홈부와, 상기 샤프트에 의해 관통되도록 상기 하우징 내부에 설치되는 가드부 및, 상기 홈부에 적어도 일부가 삽입되며 샤프트의 외부를 둘러싸도록 상기 가드부에 고정 설치되는 차단벽부를 포함할 수 있다.

한편, 상기 가이드 커버부는 상기 임펠러의 회전 시 허브의 상부에서 하부 방향으로 흡입되는 혼합액이 허브와 블레이드 사이의 공간으로 흡입되지 않고 상기 가이드 커버부의 표면을 따라 싱글 플로우를 형성하면서 블레이드의 외측으로 흘러 내려가도록 콘 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 수처리용 교반기는 상기 가이드 커버부의 표면을 따라 블레이드 외측으로 흘러 내려가는 혼합액을 임펠러 회전 방향에 위치한 블레이드의 일측면 측으로 회전시키면서 흘러 내려갈 수 있도록 하여 혼합액의 교반 효율을 향상시킬 수 있도록 상기 가이드 커버부 표면에 복수개가 소정간격으로 돌출 형성된 혼합액 가이드를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 혼합액 가이드는 상기 임펠러의 회전 방향으로 볼록한 나선 형태가 되도록 상기 가이드 커버부 표면에 복수개가 소정간격으로 돌출 형성될 수 있다.

또한, 상기 임펠러는 상기 임펠러가 회전됨에 따라 상기 블레이드와 부딪히는 혼합액의 일부를 상기 블레이드의 후방부 측으로 와류를 형성하면서 증가된 유속으로 통과시켜 상기 블레이드의 후방부 측에 와류와 난류를 발생시켜 교반 효율을 향상시킴과 동시에 상기 블레이드의 회전 방향으로 추진력을 더해줄 수 있도록 상기 블레이드에 마련되는 적어도 하나의 인젝션 홀을 더 포함할 수도 있다.

여기서, 상기 인젝션 홀은 상기 블레이드의 길이 방향으로 적어도 일렬로 복수개가 소정 간격 이격되도록 배치될 수 있다.

한편, 상기 인젝션 홀은 상기 블레이드의 외측 부분으로 갈수록 단면적이 점차적으로 감소되도록 형성될 수 있다.

일예를 들면, 상기 인젝션 홀은 상기 블레이드에 부딪히는 혼합액의 일부를 블레이드의 후방부 측으로 와류를 형성하면서 증가된 유속으로 통과시킬 수 있도록 단면적이 점차적으로 증가되는 형태로 상기 블레이드에 형성된 제1 홀부 및, 상기 제1 홀부와 상응하는 형상으로 형성되어 상기 블레이드 면을 기준으로 상기 제1 홀부로부터 180도 회전된 위치에 배치되도록 상기 블레이드에 형성된 제2 홀부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제1 홀부와 상기 제2 홀부는 단면적이 서로 동일하도록 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 임펠러는 상기 블레이드의 끝단부에서 발생되는 와류에 의한 블레이드의 떨림 폭을 최소화시킬 수 있도록 상기 블레이드의 외측 끝단부에 연장 형성되어 블레이드의 상부 방향으로 상향 경사지게 절곡 형성되는 윙렛부를 더 포함할 수 있다.

이에 더하여, 상기 임펠러는 상기 임펠러가 회전됨에 따라 상기 블레이드와 부딪히는 혼합액의 일부를 상기 블레이드의 후방부 측으로 스프레이 형태로 분사시켜 상기 블레이드의 후방부 측에 와류와 난류를 발생시켜 교반 효율을 향상시킴과 동시에 상기 블레이드의 회전 방향으로 추진력을 더해줄 수 있도록 상기 블레이드에 마련되는 복수개의 미세 홀을 더 포함할 수도 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 저속회전으로도 데드존의 발생을 최소화시켜 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 수처리용 교반기는 감속유닛과 구동수단이 교반조의 상면과 수평하게 배치된 후, 상기 감속유닛이 방향 전환유닛에 의해 샤프트와 연결됨으로써 교반조 상부로 돌출되는 감속유닛과 구동수단의 결합된 높이를 최소화시킬 수 있어 상하 방향으로의 설치 공간의 제약을 대폭 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 의한 저속회전으로도 데드존의 발생을 최소화시켜 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 수처리용 교반기는 허브와 블레이드 사이의 공간부가 콘 형상의 가이드 커버부에 의해 메워지게 됨으로써 임펠러의 회전 시 상기 임펠러에 의해 흡입되는 혼합액이 허브와 블레이드 사이의 공간부를 통과하지 않고 콘 형상으로 형성된 상기 가이드 커버부의 표면을 따라 싱글 플로우를 이루면서 블레이드 외측 방향으로 흘러 내려감과 동시에 혼합액 가이드에 의하여 혼합액이 회전되면서 임펠러의 회전 방향에 위치한 블레이드의 일측면 측으로 가이드 됨으로써 교반 효율이 가장 좋지 않은 임펠러 중앙부의 교반 효율을 대폭 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 일실시예에 의한 저속회전으로도 데드존의 발생을 최소화시켜 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 수처리용 교반기는 허브와 블레이드 사이의 공간부가 콘 형상의 가이드 커버부에 의해 메워지게 됨으로써 임펠러의 회전 시 상기 임펠러에 의해 흡입되는 혼합액이 허브와 블레이드의 공간부를 통과하지 않고 콘 형상으로 형성된 상기 가이드 커버부의 표면을 따라 블레이드의 끝단부 측으로 싱글 플로우를 이루면서 흘러 내려가게 됨으로써 임펠러의 회전 시 상기 허브와 블레이드 사이의 공간부에 섬유질이나 머리카락 등과 같은 혼합액에 섞여 있는 이물질이 고착되거나 엉키는 현상이 발생되지 않게 된다.

따라서, 본 발명의 일실시예에 의한 저속회전으로도 데드존의 발생을 최소화시켜 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 수처리용 교반기는 임펠러의 이물질 엉킴으로 인한 청소 작업을 전혀 하지 않아도 될 뿐만 아니라 이물질 엉킴으로 인한 교반기 부품의 파손 현상도 전혀 발생되지 않음으로 유지 보수비용을 대폭 절감할 수 있다.

이에 더하여, 본 발명의 일실시예에 의한 저속회전으로도 데드존의 발생을 최소화시켜 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 수처리용 교반기는 블레이드가 회전됨에 따라 상기 블레이드와 부딪히는 교반조 내의 혼합액의 일부를 상기 블레이드에 형성된 인젝션 홀과 미세 홀을 통해 상기 블레이드의 후방부 측으로 와류를 형성하면서 증가된 유속으로 통과시켜 상기 블레이드의 후방부 측에 와류와 난류를 발생시킬 수 있다.

이와 같은 상기 인젝션 홀과 미세 홀은 데드존이 발생되는 상기 블레이드의 후방부에 와류와 난류를 발생시켜 유체가 교반되지 않는 데드존의 발생을 최소화시킴으로써 교반 효율을 한층 더 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 인젝션 홀과 미세 홀은 상기 블레이드의 후방부 측으로 혼합액의 일부를 증가된 유속으로 통과시킴으로써 상기 블레이드의 회전 방향으로 추진력을 더해 줌으로써 임펠러의 회전 저항을 감소시켜 보다 안정적인 교반기의 운전이 가능하도록 함과 동시에 임펠러 구동을 위한 에너지 소모를 더욱 감소시킬 수 있으므로 운전비용을 한층 더 절감할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 저속회전으로도 데드존의 발생을 최소화시켜 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 수처리용 교반기는 설치 공간의 제약을 대폭 감소시킬 수 있으며, 임펠러의 회전저항과 유체 저항을 대폭 줄여 구동수단의 용량을 줄일 수 있으므로 운전비용까지도 최소화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 임펠러 중앙부분의 교반 효율을 향상시킴과 더불어 블레이드의 후방부에 데드존 발생을 최소화시킴으로써 교반 효율을 한층 더 향상시켜 블레이드 전체에 걸쳐 균일한 교반이 이루어지도록 함으로써 수처리 효율 또한 한층 더 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 오랜 시간 사용한다 하더라도 임펠러에 이물질이 엉키거나 끼여 고착되는 현상이 발생되지 않음으로써 교반기 수명을 한층 더 향상시킴과 더불어 유지 보수비용을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.

그 외 본 발명의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 발명을 실시하는 과정 중에 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 수처리용 교반기를 설명하기 위한 도면
도 2 내지 도 5는 도 1의 A의 상세도
도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 수처리용 교반기에 적용되는 임펠러를 설명하기 위한 사시도
도 7은 안착부를 설명하기 위해 안착부로부터 가이드 커버부를 임의로 분리시켜 이격시킨 상태의 임펠러를 도시한 도면
도 8은 회전되는 블레이드의 후방부에 발생되는 데드존을 설명하기 위한 도면

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 수처리용 교반기를 설명하기 위한 도면이며, 도 2 내지 도 5는 도 1의 A의 상세도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 수처리용 교반기(100)는 구동수단(110), 감속유닛(120), 샤프트(130), 방향 전환유닛(140) 및, 임펠러(150)를 포함할 수 있다.

상기 구동수단(110)은 교반조(200)의 상면과 회전축(111)이 수평을 이루도록 상기 교반조(200)의 외부에 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 구동수단(110)은 모터일 수 있다.

상기 감속유닛(120)은 상기 구동수단(110)과 평행하도록 상기 구동수단(110)에 연결되어 상기 구동수단(110)의 회전력을 전달 받아 소정 비율로 감속시켜 출력시킬 수 있다. 보다 상세하게 설명하면, 상기 감속유닛(120)은 상기 교반조(200)의 상면과 회전축(111)이 수평을 이루도록 상기 소화조(200) 외부에 배치되는 구동수단(110)과 평행하도록 상기 구동수단(110)에 연결되어 상기 구동수단(110)의 회전력을 전달 받아 소정 비율로 감속시켜 출력시킬 수 있다.

여기서, 상기 감속유닛(120)은 도 2와 도 4에 도시된 바와 같이 상기 구동수단(110)과 직접 연결될 수 있으며, 도 3과 도 5에 도시된 바와 같이 상기 구동수단과(110) 플랜지(112)를 통해 연결될 수도 있다.

예를 들면, 상기 감속유닛(120)은 상기 구동수단(110)의 회전력을 전달받아 적어도 하나의 싸이클로이드 디스크(121)에 의해 소정 비율로 감속시켜 출력시킬 수 있는 싸이클로이드 감속기일 수 있다.

상기 샤프트(130)는 상기 감속유닛(120)과 수직을 이루도록 상기 교반조(200)에 배치될 수 있다.

여기서, 상기 샤프트(130)는 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 플랜지 출력축 형태나 도 4와 도 5에 도시된 바와 같은 중공 출력축 형태 모두 사용될 수 있다.

상기 방향 전환유닛(140)은 상기 샤프트(130)의 일부를 회전 가능하게 지지할 수 있도록 상기 교반조(200) 외부에 설치될 수 있다. 상기 방향 전환유닛(140)은 상기 감속유닛(120)의 회전력의 방향을 전환시킴과 동시에 소정 비율로 감속시켜 상기 샤프트(130)에 전달할 수 있다. 보다 상세하게 설명하면, 상기 방향 전환유닛(140)은 상기 교반조(200)의 외부로 돌출된 샤프트(130)를 수용할 수 있도록 상기 교반조(200)의 외부에 설치되며, 상기 교반조(200)의 상면과 수직을 이루도록 배치된 샤프트(130)를 소정 비율로 감속시켜 회전시킬 수 있도록 상기 감속유닛(120)의 회전력을 상기 샤프트(130)로 전달할 수 있다.

예를 들면, 상기 방향 전환유닛(140)은 하우징(141) 및, 기어부(142)를 포함할 수 있다.

상기 하우징(141)은 상기 교반조(200)의 외부로 돌출 형성된 샤프트(130)의 상단부가 내부에 수용되도록 상기 교반조(200)의 외부에 설치되며, 상기 교반조(200)의 외부로 돌출된 샤프트(130)는 상기 하우징(141)의 내측에 회전 가능하도록 지지될 수 있다.

상기 기어부(142)는 상기 하우징(141) 내부에 배치되어 상기 감속유닛(120)의 회전력의 방향을 전환시킴과 동시에 소정 비율로 감속시켜 상기 샤프트(130)에 전달할 수 있다.

여기서, 상기 기어부(142)는 상기 교반조(200)의 상면과 수평을 이루도록 배치된 감속유닛(120)의 회전력을 상기 교반조(200)의 상면과 수직을 이루도록 배치된 샤프트(130)에 한 번 더 소정 비율로 감속시켜 회전시킬 수 있도록 상기 감속유닛(120)의 회전력을 상기 샤프트(130)로 전달할 수 있다.

예를 들면, 상기 기어부(142)는 베벨기어일 수 있다. 여기서, 상기 베벨기어의 제1 기어부(1420)는 상기 감속유닛(120)의 출력축(123)에 설치되며, 상기 베벨기어의 제2 기어부(1421)는 상기 제1 기어부(1420)와 연결될 수 있도록 상기 샤프트(130)에 설치될 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 기어부(1421)는 상기 제1 기어부(1420)의 상단부와 연결될 수 있도록 상기 샤프트(130)에 설치될 수 있다.

한편, 상기 방향 전환유닛(140)은 상기 하우징(141) 내부로 삽입된 샤프트(130)의 외부를 둘러쌓아 상기 하우징(141) 내부에 충진된 윤활용 오일이 하우징(141)과 샤프트(130) 사이로 누유되는 것을 방지하기 위한 누유 방지부(143 : dry-well)를 더 포함할 수 있다.

예를 들면, 상기 누유 방지부(143 : dry-well)는 홈부(1430), 가드부(1431) 및, 차단벽부(1432)를 포함할 수 있다.

상기 홈부(1430)는 상기 기어부(142)에 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 홈부(1430)는 상기 제2 기어부(1421)의 하부면에 링 형태로 형성될 수 있다.

상기 가드부(1431)는 상기 샤프트(130)에 의해 관통되도록 상기 하우징(141)과 일체가 되도록 형성될 수 있다.

상기 차단벽부(1432)는 상기 홈부(1430)에 적어도 일부가 삽입되며 상기 샤프트(130)의 외부를 둘러싸도록 상기 가드부(1431)에 고정 설치될 수 있다.

이와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 수처리용 교반기는 감속유닛(120)과 구동수단(110)이 교반조(200)의 상면과 수평하게 배치된 후, 상기 감속유닛(120)이 방향 전환유닛(140)에 의해 샤프트(130)와 연결됨으로써 교반조(200) 상부로 돌출되는 감속유닛(120)과 구동수단(110)의 결합된 높이를 최소화시킬 수 있어 상하 방향으로의 설치 공간의 제약을 감소시킬 수 있다.

상기 임펠러(150)는 상기 샤프트(130)의 하단부에 상기 샤프트(130)와 연동되어 회전될 수 있도록 설치되어 교반조(200) 내의 혼합액을 교반시킬 수 있도록 한다.

도 6 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 수처리용 교반기에 적용되는 임펠러의 구성에 대하여 상세하게 설명한다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 수처리용 교반기에 적용되는 임펠러를 설명하기 위한 사시도이며, 도 7은 안착부를 설명하기 위해 안착부로부터 가이드 커버부를 임의로 분리시켜 이격시킨 상태의 임펠러를 도시한 도면이고, 도 8은 회전되는 블레이드의 후방부에 발생되는 데드존을 설명하기 위한 도면이다.

도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 수처리용 교반기에 적용되는 임펠러(150)는 허브(151), 블레이드(152), 안착부(153) 및, 가이드 커버부(154)를 포함할 수 있다.

상기 허브(151)는 상기 샤프트(130)와 연동되어 회전될 수 있도록 상기 샤프트(130)에 설치될 수 있다.

상기 블레이드(152)는 상기 허브(151)에 소정간격으로 복수개가 설치될 수 있다.

예를 들면, 상기 블레이드(152)는 중앙부가 사선 형태로 절곡된 하이드로 포일형 블레이드일 수 있다.

상기 안착부(153)는 상기 샤프트(130)와 수직을 이루며 상기 허브(151)의 상부에 위치한 샤프트(130) 주변을 감싸도록 상기 블레이드(152)의 내측 상단부로부터 연장 형성될 수 있다.

상기 가이드 커버부(154)는 상기 안착부(153)에 안착되도록 상기 샤프트(130)에 설치되어 상기 허브(151)와 블레이드(152) 사이의 공간부를 매워줌으로써 임펠러(150)의 회전 시 허브(151)의 상부에서 하부 방향으로 흡입되는 혼합액이 허브(151)와 블레이드(152) 사이의 공간부로 흡입되지 않고 블레이드(152)의 외측으로 흘러 내려가도록 가이드 하여 교반 효율이 가장 좋지 않은 허브(151)와 블레이드(152) 사이의 공간부의 교반 효율을 대폭 향상시킬 수 있도록 한다.

여기서, 상기 가이드 커버부(154)는 상기 임펠러(150)의 회전 시 허브(151)의 상부에서 하부 방향으로 흡입되는 혼합액이 허브(151)와 블레이드(152) 사이의 공간부로 흡입되지 않고 상기 가이드 커버부(154)의 표면을 따라 싱글 플로우를 형성하면서 블레이드(152)의 외측으로 흘러 내려갈 수 있도록 콘(corn) 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상술한 바와 같은 가이드 커버부(154)는 허브(151)와 블레이드(152) 사이의 공간부를 메우게 됨으로써 임펠러(150)의 회전 시 상기 임펠러(150)에 의해 흡입되는 혼합액이 허브(151)와 블레이드(152)의 공간부를 통과하지 않고 콘 형상으로 형성된 상기 가이드 커버부(154)의 표면을 따라 블레이드(152)의 끝단부 측으로 흘러 내려가도록 함으로써 임펠러(150)의 회전 시 상기 허브(151)와 블레이드(152) 사이의 공간부에 섬유질이나 머리카락 등과 같은 혼합액에 섞여 있는 이물질이 고착되거나 엉키는 현상을 방지할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 의한 수처리용 교반기에 적용되는 임펠러(150)는 혼합액 가이드(155)를 더 포함할 수 있다.

상기 혼합액 가이드(155)는 상기 가이드 커버부(154)의 표면을 따라 블레이드(152) 외측으로 흘러 내려가는 혼합액을 임펠러(150) 회전 방향에 위치한 블레이드(152)의 일측면 측으로 회전시키면서 블레이드(152) 외측으로 흘러 내려갈 수 있도록 가이드 하여 혼합액의 교반 효율과 추진력을 향상시킬 수 있도록 상기 가이드 커버부(154) 표면에 복수개가 소정간격으로 돌출 형성될 수 있다.

예를 들면, 상기 혼합액 가이드(155)는 상기 임펠러(150)의 회전 방향으로 볼록한 나선 형태가 되도록 상기 가이드 커버부(154) 표면에 복수개가 소정간격으로 돌출 형성되는 것이 바람직하다.

이에 더하여, 본 발명의 일실시예에 의한 수처리용 교반기에 적용되는 임펠러(150)는 적어도 하나의 인젝션 홀(156)을 더 포함할 수 있다.

상기 인젝션 홀(156)은 상기 임펠러(150)가 회전됨에 따라 상기 블레이드(152)와 부딪히는 혼합액의 일부를 상기 블레이드(152)의 후방부 측으로 와류를 형성하면서 증가된 유속으로 통과시켜 상기 블레이드(152)의 후방부 측에 와류와 난류를 발생시켜 교반 효율을 향상시킴과 동시에 상기 블레이드(152)의 회전 방향으로 추진력을 더해줄 수 있도록 상기 블레이드(152)에 적어도 하나가 마련될 수 있다.

즉, 상기 인젝션 홀(156)은 상기 블레이드(152)가 회전됨에 따라 상기 블레이드(152)와 부딪히는 혼합액의 일부를 상기 블레이드(152)의 후방부 측으로 와류를 형성하면서 증가된 유속으로 통과시킬 수 있다.

이와 같이, 상기 인젝션 홀(156)은 상기 블레이드(152)와 부딪히는 혼합액의 일부를 상기 블레이드(152)의 후방부 측으로 증가된 유속으로 통과시킴으로써 상기 블레이드(152)의 회전 방향으로 추진력을 더해 줄 수 있다.

이에 더하여, 상기 인젝션 홀(156)은 상기 블레이드(152)의 후방부 측으로 와류를 형성하면서 혼합액 배출함으로써 상기 블레이드(152)의 후방부 측에 와류와 난류를 발생시킴으로써 교반 효율을 대폭 향상시킬 수 있도록 한다.

보다 상세하게 설명하면, 도 8에 도시된 바와 같이 일반적인 블레이드(152)가 회전을 하게 되면, 혼합액이 상기 블레이드(152)를 타고 상기 블레이드(152)의 후방부 측으로 넘어 감에 따라 상기 블레이드(152)의 후방면과 인접한 상기 블레이드(152)의 후방부 측에 혼합액이 교반되지 않는 데드존이 발생하게 됨으로써 교반 효율이 저하된다.

이에 반해, 본 발명의 일실시예에 의한 임펠러(150)의 경우에는 상기 블레이드(152)에 형성된 인젝션 홀(156)을 통해 상기 블레이드(152)가 회전됨에 따라 상기 블레이드(152)와 부딪히는 혼합액의 일부를 상기 블레이드(152)의 후방부 측으로 와류를 형성하면서 증가된 유속으로 통과시켜 상기 블레이드(152)의 후방부 측에 와류와 난류가 발생되도록 하여 상기 블레이드(152)의 후방부 측에 데드존이 발생되는 것을 최소화시킴으로써 교반 효율을 대폭 향상시킬 수 있다.

여기서, 상기 인젝션 홀(156)은 상기 블레이드(152)의 길이 방향으로 적어도 일렬로 복수개가 소정 간격 이격되도록 배치될 수 있다.

한편, 상기 인젝션 홀(156)은 상기 블레이드(152)의 외측 부분으로 갈수록 단면적이 점차적으로 감소되도록 형성되는 것이 바람직하다.

상기 복수개의 인젝션 홀(156)을 상기 블레이드(152)의 외측 부분으로 갈수록 단면적이 점차적으로 감소되도록 형성되는 이유에 대하여 설명한다.

일반적으로 회전되는 블레이드(152)는 허브(151)와 인접하는 내측 끝단부에서 유체가 가장 작은 속도 에너지를 가지게 되고, 상기 블레이드(152)의 외측 끝단 부분에서 유체가 가장 큰 속도 에너지를 가지게 되며, 유체의 유량은 유체가 통과하는 단면적과 유체의 속도에 비례하게 된다.

따라서, 유체의 유속이 가장 느린 상기 블레이드(152)의 내측 끝단에서부터 상기 블레이드(152)의 외측 끝단부로 갈수록 유속이 점차적으로 증가되는 블레이드(152)의 특성 상, 상기 블레이드(152) 전체에 걸쳐 상기 인젝션 홀(156)을 통과하는 유체의 유량을 동일하게 하기 위해서는 상기 블레이드(152)의 내측에서부터 상기 블레이드(152)의 외측 방향으로 갈수록 단면적이 점차적으로 작아지도록 상기 인젝션 홀(156)을 형성해야 한다.

예를 들면, 상기 인젝션 홀(156)은 제1 홀부(156a) 및, 제2 홀부(156b)를 포함할 수 있다.

상기 제1 홀부(156a)는 상기 블레이드(152)에 부딪히는 혼합액의 일부를 블레이드(152)의 후방부 측으로 와류를 형성하면서 증가된 유속으로 통과시킬 수 있도록 단면적이 점차적으로 증가되는 형태로 상기 블레이드(152)에 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 홀부(156a)는 태극 문양 형태로 상기 블레이드(152)에 형성될 수 있다.

상기 제2 홀부(156b)는 상기 제1 홀부(156a)와 상응하는 형태로 형성되어 상기 블레이드(152) 면을 기준으로 상기 제1 홀부(156a)로부터 180도 회전된 위치에 배치되도록 상기 블레이드(152)에 형성될 수 있다.

여기서, 상기 제1 홀부(156a)와 상기 제2 홀부(156b)는 서로 소정간격 이격되도록 상기 블레이드(152)에 형성될 수 있다.

한편, 상기 제1 홀부(156a)와 상기 제2 홀부(156b)는 단면적이 서로 동일하도록 상기 블레이드(152)에 형성될 수 있다.

이에 더하여, 서로 이웃하는 인젝션 홀(156)은 제1 홀부(156a)와 제2 홀부(156b)가 교호적으로 90도 회전되어 배치될 수 있도록 상기 블레이드(152)에 형성됨으로써 서로 이웃하는 인젝션 홀(156)을 통과한 혼합액이 보다 심한 난류를 형성할 수 있도록 함으로써 교반 효율을 한층 더 향상시킬 수 있도록 할 수도 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 의한 임펠러(150)는 윙렛부(157)를 더 포함할 수 있다.

상기 윙렛부(157)는 상기 블레이드(152)의 끝단부에서 발생되는 와류에 의한 블레이드(152)의 떨림 폭을 최소화시킬 수 있도록 상기 블레이드(152)의 외측 끝단부에 연장 형성되어 상기 블레이드(152)의 상부 방향으로 상향 경사지게 절곡 형성되는 것이 바람직하다.

이와 같은 윙렛부(157)는 상기 임펠러(150)의 스태빌라이저 기능을 함으로써 종래의 일반적인 수처리용 교반기에 사용되는 임펠러 보다 블레이드(152)의 길이를 더 길게 형성할 수 있도록 하여 교반조(200)의 하단부에 침전물의 퇴적이 발생되는 현상을 더욱 효과적으로 방지함으로써 교반 효율을 한층 더 향상시킬 수 있도록 한다.

이에 더하여, 본 발명의 일실시예에 의한 임펠러(150)는 복수개의 미세 홀(158)을 더 포함할 수 있다.

상기 미세 홀(158)은 상기 임펠러(150)가 회전됨에 따라 상기 블레이드(152)와 부딪히는 혼합액의 일부를 상기 블레이드(152)의 후방부 측으로 스프레이 형태로 분사시켜 상기 블레이드(152) 전체에 걸쳐 상기 블레이드(152)의 후방부 측에 와류와 난류를 발생시켜 교반 효율을 대폭 향상시킴과 동시에, 상기 블레이드(152)의 회전 방향으로 추진력을 더해주게 됨으로써 임펠러(150)의 회전 저항을 감소시켜 보다 안정적인 교반기의 운전이 가능함과 동시에 임펠러(150) 구동을 위한 에너지 소모를 대폭 감소시킬 수 있도록 함으로써 운전비용을 더욱 더 절감시킬 수 있도록 한다.

상술한 바와 같은 본 발명의 일실시예에 의한 수처리용 교반기(100)는 소화조, 혼화조, 응집조, 무산소조, 혐기조, 호기조, 탈질조, 저류조, 용량조정조, 약품처리조 등과 같은 교반조에 설치되어 사용될 수 있다.

다시, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일실시예에 저속회전으로도 데드존의 발생을 최소화시켜 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 수처리용 교반기의 작용 효과에 대하여 설명한다.

도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 저속회전으로도 데드존의 발생을 최소화시켜 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 수처리용 교반기(100)는 감속유닛(120)과 구동수단(110)이 교반조(200)의 상면과 수평하게 배치된 후, 상기 감속유닛(120)이 방향 전환유닛(140)에 의해 샤프트(130)와 연결됨으로써 교반조(200) 상부로 돌출되는 감속유닛(120)과 구동수단(110)의 결합된 높이를 최소화시킬 수 있어 상하 방향으로의 설치 공간의 제약을 대폭 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 임펠러(150)는 샤프트(130)와 수직을 이루며 허브(151)의 상부에 위치한 샤프트 주변을 감싸도록 블레이드(152)의 내측 상단부로부터 연장 형성된 안착부(152)에 콘 형상으로 형성된 가이드 커버부(154)가 안착되도록 샤프트(130)에 체결되는 구조로 형성된다.

즉, 본 발명의 일실시예에 의한 임펠러(150)는 블레이드(152)의 내측 끝단부와 허브(152) 사이에 위치하도록 상기 블레이드(152)의 내측 상단으로부터 연장 형성된 안착부에 콘 형상으로 형성된 가이드 커버부(154)가 안착되도록 샤프트(130)에 체결된다.

따라서, 임펠러(150)의 회전 시 상기 임펠러(150)에 의해 흡입되는 혼합액이 허브(151)와 블레이드(152) 사이의 공간부를 통과하지 않고 상기 가이드 커버부(154)의 표면을 따라 싱글 플로우를 이루면서 블레이드(152) 외측 방향으로 흘러 내려감과 동시에 혼합액 가이드(155)에 의해 혼합액이 회전되면서 임펠러(150)의 회전 방향에 위치한 블레이드(152)의 일측면 측으로 가이드 됨으로써 교반 효율이 가장 좋지 않은 임펠러(150) 중앙부의 교반 효율을 대폭 향상시킬 수 있도록 한다.

이에 더하여, 본 발명의 일실시예에 의한 임펠러(150)는 허브(151)와 블레이드(152) 사이의 공간부가 상기 가이드 커버부(154)에 의해 메워지게 됨으로써 임펠러의 회전 시 상기 허브(151)와 블레이드(152) 사이의 공간부에 이물질이 고착되거나 엉키는 현상을 방지할 수 있다.

보다 상세하게 설명하면, 일반적인 수처리용 교반기에 적용되는 임펠러의 경우에는 단순히 허브에 복수개의 블레이드가 설치되는 구조로서, 상기 허브와 블레이드 사이에 공간부가 형성된다.

이와 같은 종래의 임펠러의 경우 일반적으로 임펠러가 회전을 하게 되면 교반조 내의 혼합액이 상기 임펠러에 의해 임펠러의 상부에서 하부방향으로 흡입되어 혼합액이 상기 임펠러의 허브와 블레이드 사이의 공간부를 통과하여 블레이드 측으로 이동되어 상기 블레이드에 의해 교반된다.

따라서, 상기 임펠러를 소정시간 구동시키게 되면 혼합액에 섞여 있는 섬유질이나 머리카락 등과 같은 이물질이 상기 혼합액이 상기 임펠러의 허브와 블레이드 사이의 공간부를 지속적으로 통과함에 따라 상기 허브와 블레이드 사이의 공간부에 고착되거나 엉켜 지속적으로 퇴적되어 쌓이게 된다.

상기와 같이 임펠러의 허브와 블레이드 사이의 공간부에 이물질이 고착되거나 엉켜 지속적으로 퇴적되어 쌓이게 되면 임펠러의 회전 밸런싱이 무너지게 됨으로써 임펠러가 설치되어 있는 샤프트에 진동이 발생되어 감속기 등과 같이 교반기를 구성하는 부품에 부하가 가중될 뿐만 아니라, 임펠러의 유체 저항과 회전 저항이 증가됨으로써 교반 효율이 저하됨은 물론 교반기 운전 시 에너지 소모가 증가되어 운전비용까지도 대폭 상승된다는 문제점이 있다.

또한, 상기 임펠러의 허브와 블레이드 사이에 형성된 공간부에 이물질이 쌓이게 되면 임펠러의 밸런싱이 무너져 샤프트에 과도한 모멘트가 걸려 샤프트가 절단되는 현상까지도 발생될 뿐만 아니라, 머리카락이나 섬유질과 같은 이물질이 임펠러의 허브와 블레이드 사이에 형성된 공간부에 오랜 시간에 걸쳐 퇴적되면 부패되면서 독성이 발생하여 처리수를 변질시키거나 임펠러의 부식을 유발시켜 임펠러가 파손되는 현상까지도 발생됨으로써 교반기의 기계수명이 대폭 저하된다는 문제점이 있다.

그러나, 본 발명의 일실시예에 의한 교반기용 임펠러(150)는 허브(151)와 블레이드(152) 사이의 공간부가 상기 가이드 커버부(154)에 의해 메워지게 됨으로써 임펠러(150)의 회전 시 상기 임펠러(150)에 의해 흡입되는 혼합액이 허브(151)와 블레이드(152)의 공간부를 통과하지 않고 콘 형상으로 형성된 상기 가이드 커버부(154)의 표면을 따라 블레이드(152)의 끝단부 측으로 싱글 플로우를 이루면서 흘러 내려가게 됨으로써 임펠러(150)의 회전 시 상기 허브(151)와 블레이드(152) 사이의 공간부에 섬유질이나 머리카락 등과 같은 혼합액에 섞여 있는 이물질이 고착되거나 엉키는 현상이 발생되지 않게 된다.

따라서, 본 발명의 일실시예에 의한 저속회전으로도 데드존의 발생을 최소화시켜 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 수처리용 교반기는 소정시간 이상 운행한다 하더라도 임펠러(150) 허브(151)와 블레이드(152) 사이의 공간부 머리카락이나 섬유질 등과 같은 이물질이 고착되거나 엉키는 현상이 전혀 발생되지 않게 됨으로써 교반기(100)를 교반조(200)로부터 분리하여 주기적으로 임펠러(150)에 퇴적되어 있는 이물질을 제거하는 작업을 하지 않아도 됨으로써 유지 보수가 매우 용이하다는 장점이 있다.

또한, 임펠러(150)에 이물질이 퇴적되어 쌓이는 현상이 전혀 발생되지 않게 됨으로써 임펠러(150)의 회전 시 임펠러(150)의 회전 밸런싱이 무너지지 않게 됨으로써 샤프트(130)의 진동 발생을 최소화시켜 감속유닛(120) 등과 같은 교반기 부품의 수명을 대폭 연장시킬 수 있을 뿐만 아니라 샤프트(130)가 절단되는 등의 샤프트(130) 파손 현상이 발생되지 않고, 임펠러(150)의 회전 시 유체저항과 회전 저항까지도 줄일 수 있으므로 에너지 소모를 최소화시켜 운전비용까지도 절감할 수 있는 장점이 있다.

이에 더하여, 임펠러(150)에 이물질이 퇴적되어 쌓이지 않게 되면 이물질이 부패되면서 독성이 발생하여 처리수를 변질시키거나 임펠러(150)의 부식이 발생되는 현상이 전혀 발생되지 않게 됨으로써 부식에 의한 임펠러(150)의 파손 현상도 전혀 발생되지 않는다는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 저속회전으로도 데드존의 발생 없이 수처리 효율을 대폭 향상시킬 수 있는 교반기용 임펠러 및 이를 이용한 수처리용 교반기는 블레이드(152)가 회전됨에 따라 상기 블레이드(152)와 부딪히는 교반조(200) 내의 혼합액의 일부를 상기 블레이드(152)에 형성된 인젝션 홀(156)과 미세 홀(158) 통해 상기 블레이드(152)의 후방부 측으로 와류를 형성하면서 증가된 유속으로 통과시켜 상기 블레이드(152)의 후방부 측에 와류와 난류를 발생시켜 교반 효율을 대폭 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 인젝션 홀(156)과 미세 홀(158)은 상기 블레이드(152)의 후방부 측으로 혼합액의 일부를 증가된 유속으로 스프레이 분사 형태로 통과시킴으로써 방기 블레이드(152)의 회전 방향으로 추진력을 더해주게 됨으로써 임펠러(150)의 회전 저항을 감소시켜 보다 안정적인 교반기의 운전이 가능함과 동시에 임펠러(150) 구동을 위한 에너지 소모를 대폭 감소시킬 수 있도록 함으로써 운전비용을 더욱 더 절감시킬 수 있도록 한다.

이에 더하여, 상기 인젝션 홀(156)이 가장 작은 속도 에너지를 가지는 블레이드(152)의 내측 부분에서부터 가장 큰 속도 에너지를 가지는 상기 블레이드(152)의 외측 끝단부까지 단면적이 점차적으로 작아지도록 형성되어 상기 블레이드(152)의 위치에 상관없이 인젝션 홀(156)을 통해 블레이드(152)의 후방부 측으로 동일한 유량의 유체가 배출되어 상기 블레이드(152)의 후방부에 와류와 난류가 발생되도록 하여 상기 블레이드(152) 전체에 걸쳐 균일한 교반이 이루어지도록 함으로써 교반 효율을 더욱 향상시킬 수 있도록 한다.

또한, 본 발명에 따른 저속회전으로도 데드존의 발생을 최소화시켜 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 수처리용 교반기는 블레이드(152)의 끝단부에 윙렛부(157)가 마련되어 블레이드(152)의 끝단부에서 발생되는 와류에 의한 블레이드(152)의 떨림 폭을 최소화시킬 수 있도록 함으로써 종래의 일반적인 수처리용 교반기에 사용되는 임펠러 보다 블레이드(152)의 길이를 더 길게 형성할 수 있도록 하여 교반조(200)의 하단부에 침전물의 퇴적이 발생되는 현상을 더욱 효과적으로 방지함으로써 교반 효율을 한층 더 향상시킬 수 있도록 한다.

따라서, 본 발명에 따른 저속회전으로도 데드존의 발생을 최소화시켜 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 수처리용 교반기는 종래의 수처리용 교반기에 비하여 임펠러(150)를 저속으로 회전시킨다 하더라도 데드존의 발생을 최소화시킬 뿐만 아니라 블레이드(152) 전체에 걸쳐 균일한 교반이 이루어짐으로써 구동수단(110)의 용량과 유지비용을 대폭 줄일 수 있을 뿐만 아니라 수처리 효율 또한 한층 더 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

(100) : 교반기 (110) : 구동수단
(120) : 감속유닛 (130) : 샤프트
(140) : 방향 전환유닛 (150) : 임펠러
(151) : 허브 (152) : 블레이드
(153) : 안착부 (154) : 가이드 커버부
(155) : 혼합액 가이드 (156) : 인젝션 홀
(157) : 윙렛부 (158) : 미세 홀

Claims (14)

1. 교반조의 상면과 회전축이 수평을 이루도록 상기 교반조 외부에 배치되는 구동수단;
   상기 구동수단과 평행하도록 상기 구동수단에 연결되어 상기 구동수단의 회전력을 전달 받아 소정 비율로 감속시켜 출력시키는 감속유닛;
   상기 감속유닛과 수직을 이루도록 상기 교반조에 배치되는 샤프트;
   상기 샤프트의 일부를 회전 가능하게 지지할 수 있도록 상기 교반조에 설치되며 상기 감속유닛의 회전력의 방향을 전환시킴과 동시에 소정 비율로 감속시켜 상기 샤프트에 전달하는 방향 전환유닛; 및
   상기 샤프트의 하단부에 상기 샤프트와 연동되어 회전될 수 있도록 설치되어 교반조 내의 혼합액을 교반시키는 임펠러를 포함하며,
   상기 임펠러는,
   상기 샤프트와 연동되어 회전될 수 있도록 상기 샤프트에 설치되는 허브;
   상기 허브에 소정간격으로 설치되는 복수개의 블레이드;
   상기 샤프트와 수직을 이루며 상기 허브의 상부에 위치한 샤프트 주변을 감싸도록 상기 블레이드의 내측 상단부로부터 연장 형성되는 안착부; 및
   상기 안착부에 안착되도록 상기 샤프트에 설치되어 상기 허브와 블레이드 사이의 공간부를 메워주는 가이드 커버부를 포함하여,
   상기 임펠러의 회전 시 허브의 상부에서 하부 방향으로 흡입되는 혼합액이 허브와 블레이드 사이의 공간부를 통과하지 않고 상기 가이드 커버부의 표면을 따라 싱글 플로우를 이루면서 블레이드의 외측방향으로 흘러 내려가도록 하여 교반 효율이 가장 좋지 않은 허브와 블레이드 사이의 공간부의 교반 효율을 향상시킴과 동시에 상기 허브와 블레이드 사이의 공간부에 혼합액에 섞여 있는 이물질이 고착되거나 엉키는 현상이 발생되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 저속회전으로도 데드존의 발생을 최소화시켜 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 수처리용 교반기.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 방향 전환유닛은,
   상기 샤프트를 회전 가능하게 지지할 수 있도록 상기 교반조에 설치되는 하우징; 및
   상기 하우징 내부에 배치되어 상기 감속유닛의 회전력의 방향을 전환시킴과 동시에 소정 비율로 감속시켜 상기 샤프트에 전달하는 기어부를 포함하는 저속회전으로도 데드존의 발생을 최소화시켜 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 수처리용 교반기.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 방향 전환유닛은,
   상기 하우징 내부로 삽입된 샤프트의 외부를 둘러쌓아 상기 하우징 내부에 충진된 윤활용 오일이 하우징과 샤프트 사이로 누유되는 것을 방지하기 위한 누유 방지부(dry-well)를 더 포함하는 저속회전으로도 데드존의 발생을 최소화시켜 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 수처리용 교반기.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 누유 방지부(dry-well)는,
   상기 기어부에 형성된 홈부;
   상기 샤프트에 의해 관통되도록 상기 하우징 내부에 설치되는 가드부; 및
   상기 홈부에 적어도 일부가 삽입되며 샤프트의 외부를 둘러싸도록 상기 가드부에 고정 설치되는 차단벽부를 포함하는 저속회전으로도 데드존의 발생을 최소화시켜 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 수처리용 교반기.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 가이드 커버부는,
   상기 임펠러의 회전 시 허브의 상부에서 하부 방향으로 흡입되는 혼합액이 허브와 블레이드 사이의 공간으로 흡입되지 않고 상기 가이드 커버부의 표면을 따라 싱글 플로우를 형성하면서 블레이드의 외측으로 흘러 내려가도록 콘 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 저속회전으로도 데드존의 발생을 최소화시켜 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 수처리용 교반기.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 가이드 커버부의 표면을 따라 블레이드 외측으로 흘러 내려가는 혼합액을 임펠러 회전 방향에 위치한 블레이드의 일측면 측으로 회전시키면서 흘러 내려갈 수 있도록 하여 혼합액의 교반 효율을 향상시킬 수 있도록 상기 가이드 커버부 표면에 복수개가 소정간격으로 돌출 형성된 혼합액 가이드를 더 포함하는 저속회전으로도 데드존의 발생을 최소화시켜 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 수처리용 교반기.
7. 제6 항에 있어서,
   상기 혼합액 가이드는,
   상기 임펠러의 회전 방향으로 볼록한 나선 형태가 되도록 상기 가이드 커버부 표면에 복수개가 소정간격으로 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 저속회전으로도 데드존의 발생을 최소화시켜 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 수처리용 교반기.
8. 제1 항에 있어서,
   상기 임펠러는,
   상기 임펠러가 회전됨에 따라 상기 블레이드와 부딪히는 혼합액의 일부를 상기 블레이드의 후방부 측으로 와류를 형성하면서 증가된 유속으로 통과시켜 상기 블레이드의 후방부 측에 와류와 난류를 발생시켜 교반 효율을 향상시킴과 동시에 상기 블레이드의 회전 방향으로 추진력을 더해줄 수 있도록 상기 블레이드에 마련되는 적어도 하나의 인젝션 홀을 더 포함하는 저속회전으로도 데드존의 발생을 최소화시켜 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 수처리용 교반기.
9. 제8 항에 있어서,
   상기 인젝션 홀은,
   상기 블레이드의 길이 방향으로 적어도 일렬로 복수개가 소정 간격 이격되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 저속회전으로도 데드존의 발생을 최소화시켜 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 수처리용 교반기.
10. 제8 항에 있어서,
    상기 인젝션 홀은,
    상기 블레이드의 외측 부분으로 갈수록 단면적이 점차적으로 감소되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 저속회전으로도 데드존의 발생을 최소화시켜 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 수처리용 교반기.
11. 제8 항에 있어서,
    상기 인젝션 홀은,
    상기 블레이드에 부딪히는 혼합액의 일부를 블레이드의 후방부 측으로 와류를 형성하면서 증가된 유속으로 통과시킬 수 있도록 단면적이 점차적으로 증가되는 형태로 상기 블레이드에 형성된 제1 홀부; 및
    상기 제1 홀부와 상응하는 형상으로 형성되어 상기 블레이드 면을 기준으로 상기 제1 홀부로부터 180도 회전된 위치에 배치되도록 상기 블레이드에 형성된 제2 홀부를 포함하는 저속회전으로도 데드존의 발생을 최소화시켜 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 수처리용 교반기.
12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 홀부와 상기 제2 홀부는 단면적이 서로 동일하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 저속회전으로도 데드존의 발생을 최소화시켜 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 수처리용 교반기.
13. 제1 항에 있어서,
    상기 임펠러는,
    상기 블레이드의 끝단부에서 발생되는 와류에 의한 블레이드의 떨림 폭을 최소화시킬 수 있도록 상기 블레이드의 외측 끝단부에 연장 형성되어 블레이드의 상부 방향으로 상향 경사지게 절곡 형성되는 윙렛부를 더 포함하는 저속회전으로도 데드존의 발생을 최소화시켜 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 수처리용 교반기.
14. 제1 항에 있어서,
    상기 임펠러는,
    상기 임펠러가 회전됨에 따라 상기 블레이드와 부딪히는 혼합액의 일부를 상기 블레이드의 후방부 측으로 스프레이 형태로 분사시켜 상기 블레이드의 후방부 측에 와류와 난류를 발생시켜 교반 효율을 향상시킴과 동시에 상기 블레이드의 회전 방향으로 추진력을 더해줄 수 있도록 상기 블레이드에 마련되는 복수개의 미세 홀을 더 포함하는 저속회전으로도 데드존의 발생을 최소화시켜 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 수처리용 교반기.

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